c++模板知识点整理1--模板基础

豪雅

一、函数模板

• 类型推断中的类型转换
  

函数模板的类型推断可以让我们像调用普通函数一样调用模板函数，而不用显示的指明模板参数的类型。
1.1 如果调用参数是按引用传递的，任何类型转换都不被允许。
1.2 如果调用参数是按值传递的，那么只有decay是被允许的。
所谓的decay是指：const 和volatile限制符会被忽略，引用会被忽略，数组会被转化为指针。
1.3 不能对默认参数进行类型推断
例：
template <typename T>
void f( T a = 1 )
{

}
f();// Error : 无法推断T的类型
1.4 模板函数的返回类型推断
1.4.1 c++11的返回类型推断方法--尾置返回类型(Trailing Return Type)
例：
template<typename T1, typename T2>
auto add( T1 a, T2 b ) -> decltype( a + b )
{
  return a + b;
}注意这里使用了decltype这个关键词，它的作用是选择并返回操作数的类型。
1.4.2 c++14以后
例：
template<typename T1, typename T2>
auto add( T1 a, T2 b )
{
  return a + b;
}在c++14之后可以取消尾置返回类型而由auto自动推导，但是这里有一个前提：返回类型必须能通过函数体中的返回语句推断出来。也就是说必须要有这样可以用来推断返回类型的返回语句，而且多个返回语句之间的推断结果必须一致。
1.4.3 使用std::common_type_t来推断返回类型
template<typename T1, typename T2>
std::common_type_t<T1, T2> add( T1 a, T2 b )
{
  return a + b;
}std::common_type_t<>可以产生两个模板参数中的公共类型。
二、类模板

• 模板特化
  

类模板的特化允许我们对某一特定类型做优化，或者去修正类模板针对某一特定类型实例化之后的行为。
例：
template<typename T>
class Base
{
......
};

template<>
class Base<int> // Base类针对int类型的特化
{
......
};

int main()
{
  Base<int> b; // 在实例化的时候会选择特化版本而不是原始版本的模板类。
}2. 偏特化
2.1 类型偏特化
例：
template<typename T>
class Base
{
......
};

template<typename T> // Base类针对T的指针类型的偏特化
class Base<T*>
{
......
};2.2 参数个数偏特化
template<typename T1, typename T2>
class Base
{
......
};

template<typename T2> // Base类针对多个模板参数中的其中一个或多个的类型偏特化
class Base<int, T2>
{
......
};2.3 默认模板参数
这个比较简单，例：
template<typename T = int>
class Base
{
......
};

itn main()
{
  Base a; // 没有显示指明模板类的模板参数时，会调用默认的模板参数(如果有的话)
}2.4 类型别名
2.4.1 使用typedef 定义类型别名
2.4.2 使用using关键词定义类型别名
例：
template<typename T>
class Base
{
.......
};

using BaseInt = Base<int>; // 使用using关键词定义别名
typedef Base<int> BaseInt; //  使用typedef 定义别名由于using关键词是c++11的特性，且更符合习惯，因此推荐使用这个。
2.5 别名模板(模板别名，template Alias/ Alias Template)
template<typename T1, typename T2>
class Base
{
......
};

template<typename T>
using Base1 = Base<int, T>; // Base1 是一个新的别名了，但是指定了其中一个参数类型三、模板非类型参数
对于函数模板以及类模板，都可以为其定义非类型的模板参数。目前c++11、c++14以及c++17支持的非类型参数主要有是整形常量（包含枚举），指向 objects/functions/members 的指针，objects 或者 functions 的左值引用，或者是 std::nullptr_t （类型是 nullptr）。
在c++17中，甚至可以用auto来指定模板的非类型参数，而使其可以用于任意有效的非类型模板参数的类型。
例：
template<auto T> // 这里T可以接收上述所说的任何一个支持的非类型参数
class Base
{
......
};四、可变参数模板
这里要介绍一下模板的第一个黑魔法：Variadic Template；可以将模板参数定义成能够接受任意多个模板参数的形式。
这里先列一个最为常见的例子：
void print()
{
  std::cout<<std::endl;
}

template<typename T, typename... Types>
void print( T arg, Types... args )
{
  std::cout<<arg<<", ";
  print( args... );
}

int main()
{
  print("hello", 3, 3.4);
}结果会打印：
hello, 3, 3.4这里的typename... Types中的Types叫做模板参数包(template parameter pack);
这里的Types... args中的args叫做函数参数包(function parameter pack);
由上面的例子可以在直觉上感觉到在调用print这个函数的过程中存在着一种“拆包”的过程。实际上确实如此，下面将简单介绍两种模板参数包解析的方法：

• 递归解析
  

如上面的例子所示，我们定义了一个非模板且形参为空的print函数作为递归结束的条件。
在执行print("hello", 3, 3.4);这句话的时候，传进去的有三个东西："hello", 3, 3.4。
第一次递归：
arg对应"hello"，参数包args里还有：3，3.4；使用cout打印出arg也就是“hello”；
第二次递归：
arg对应3，参数包args里还有3.4；使用cout打印出3；
第三次递归：
arg对应3.4，参数包args为空；使用cout打印出3.4；由于参数包已经空了，将调用递归结束的print()函数打印出换行，结束；
2. c++17 折叠表达式
从 C++17 开始，提供了一种可以用来计算参数包（可以有初始值）中所有参数运算结果的二元运算符。